Per tal de poder regular les funcions de l’organisme, el sistema nerviós ha d’enregistrar tota mena d’estímuls, tant interns com externs. Aquests estímuls són enregistrats per receptors nerviosos, unes estructures especialitzades a transformar una energia determinada en un impuls nerviós transmissible. D’altra banda, les vies sensitives constitueixen les estructures nervioses que recullen i transmeten els impulsos nerviosos procedents dels receptors fins que originen una sensació conscient.
En l’organisme hi ha molts tipus de receptors nerviosos, sensibles a estímuls diferents. En la pell es troben els receptors dels estímuls mecànics i tèrmics externs a l’organisme, que desencadenen impulsos nerviosos interpretats al cervell com a sensacions de tacte, dolor, pressió, escalfor o fred. Als músculs, els tendons i les articulacioi s hi ha receptors nerviosos sensibles a l’estirament d’aquestes estructures, els impulsos nerviosos de les quals informen sobre la postura i el moviment del propi cos. Cadascun d’aquests receptors té una estructura característica que fa que sigui especialment sensible a un determinat tipus d’estímuls. Així, la sensació de pressió és detectada pels corpuscles de Vater-Pacini, uns elements de forma ovoide, d’1 mm de grandària, que es troben en zones profundes de l’hipoderma, formats per la terminació d’una fibra nerviosa voltada de diverses capes concèntriques de cèl·lules i fibres elàstiques. Els increments de pressió provoquen l’elongació de la càpsula i modifiquen la permeabilitat de la terminació nerviosa tot desencadenant un potencial d’acció. Els corpuscles de Meissner són elements ovoides que es componen de nombroses cèl·lules aplanades i disposades en forma de pila vertical, entre les quals hi ha terminacions nervioses que, quan són estimulades, capten el sentit del tacte delicat. Es localitzen a les papil·les del derma, i són especialment abundants a la cara palmar dels dits, els llavis, les vores de les parpelles i els òrgans genitals. Els corpuscles de Ruffini són elements formats per fibres nervioses ramificades en forma d’arbre que acaben en expansions aplanades i s’envolten de feixos de fibres i fibroblasts. Es troben en l’hipoderma i detecten els estímuls tèrmics. Els corpuscles de Krause són terminacions nervioses ramificades, envoltades per una càpsula de teixit connectiu, de forma arrodonida. Es localitzen en el derma, especialment a l’àrea genital, i detecten el fred. La sensibilitat dolorosa és detectada per terminacions nervioses lliures, bé que una estimulació exagerada dels altres receptors també la pot causar.
Els impulsos nerviosos generats als receptors es transmeten al llarg de les vies nervioses corresponents, contingudes en els nervis perifèrics, fins als cossos cel·lulars de les neurones sensitives, que es troben als ganglis paravertebrals o ganglis raquidis. En cada gangli raquidi, hi ha les neurones les fibres de les quals recullen la sensibilitat d’una zona determinada de la pell. Així, la superfície del cos es pot classificar en diverses zones sensitives, o dermatomes, cadascuna de les quals és innervada per les fibres sensitives procedents d’un determinat gangli raquidi.
Els axons de les neurones sensitives entren per l’arrel posterior de la medul·la espinal i s’agrupen tot formant feixos de fibres que transmeten els impulsos sensitius a l’encèfal. Aquests feixos de fibres segueixen fonamentalment dos tipus de vies que transmeten diverses menes de sensibilitat, la via lemniscal i l’extralemniscal. La via lemniscal es compon dels axons mateixos de les cèl·lules sensitives. Aquestes fibres pugen pels cordons posteriors de la medul·la fins al bulb raquidi, on fan sinapsis amb d’altres neurones, que s’agrupen tot formant els nuclis de Goll i Burdach. Els axons d’aquestes segones neurones constitueixen un feix anomenat lemnisc mitjà o cinta de Reil. Aquest feix, en la protuberància, creua al costat oposat, i les seves fibres arriben fins al tàlem, on fan sinapsis amb d’altres neurones que van directament a la zona parietal ascendent de l’escorça cerebral. La via lemniscal transmet la sensibilitat tàctil epicrítica, és a dir, una sensibilitat molt precisa que permet de discriminar dos punts propers i percebre ràpidament la sensibilitat cutània i la posició de les articulacions. La via extralemniscal es compon de fibres que entren per l’arrel posterior de la medul·la fins a la substància grisa, on fan sinapsis amb d’altres neurones. Els axons d’aquestes segones neurones travessen la substància grisa, surten per la prominència anterior del costat oposat i passen a la substància blanca, oh formen els cordons anteriors i laterals. Algunes fibres d’aquesta via acaben en la formació reticular del tronc encefàlic i d’altres atenyen el tàlem, on fan sinapsis amb neurones que transmeten la sensibilitat a la zona parietal ascendent de l’escorça cerebral. Aquesta via transmet la sensibilitat tàctil protopàtica, que és menys refinada, poc localitzada en espai i temps, i que inclou la sensibilitat tèrmica i dolorosa. Aquesta sensibilitat és poc discriminativa, però és essencial com a funció d’alarma.
Els impulsos sensitius es reben a la circumvolució parietal ascendent de l’escorça cerebral, on esdevenen sensacions corporals conscients. Els impulsos procedents de cadascun dels receptors del cos es projecten i són interpretats en un punt determinat d’aquesta zona cortical. Per tant, a les zones del cos que tenen més receptors, els correspon proporcionalment una àrea de l’escorça sensitiva relativament àmplia. La representació gràfica de les àrees del cos representades en l’escorça cerebral té la forma d’una figura humana aparentment grotesca, en què zones del cos relativament petites, com ara els llavis, són grans, mentre que d’altres zones més grans, com el cap, es veuen minúscules.